一种超薄罩面融雪剂沥青混合料路用性能研究

2020-11-11李志刚李烨世龙

科技视界 2020年31期

关键词：融雪剂胶浆稳定度

李志刚李烨世龙

（河南交院工程技术有限公司，河南郑州450000）

1 SMA-5沥青混合料原材料性能及配合比设计

1.1 集料及沥青性能

粗集料（3～5 mm）为玄武岩碎石，细集料（0～3 mm）为石灰岩机制砂，矿粉为磨细的石灰岩粉。粗、细集料及矿粉主要技术指标满足相关规范要求。沥青为TPS高粘性改性沥青，其主要技术指标试验结果见表1。

表1 TPS高粘改性沥青试验结果

1.2 氯化物融雪剂性能研究

盐化物为Ice Bane环保高效融雪剂，其主要成分为SiO2、NaCl、MgO2、CaO等，NaCl为主要融雪成分，约占总质量的50%。Ice Bane高效融冰雪剂主要技术指标见表2。

表2 Ice Bane高效融冰雪剂主要技术指标试验结果

1.3 SMA-5沥青混合料配合比设计

参照《公路沥青路面施工技术规范》（JTG F40-2004）对SMA-5沥青混合料进行矿料级配及最佳油石比设计。本文纤维为GBF类型玄武岩纤维（6μm-12mm短切纱，其掺量为0.3%（占沥青混合料质量），SMA-5矿料级配设计结果见表3，最佳油石比和马歇尔试验结果见表4。

表3 SMA-5矿料级配范围及设计级配

表4 SMA-5沥青混合料马歇尔试验结果

2 盐化物高粘沥青胶浆特性研究

用融雪剂替换部分或全部矿粉制成具有融雪抑冰效果的超薄罩面层，而融雪剂的掺入会影响沥青混合料的相关性能[1-4]。因此，对不同融雪剂掺量的沥青胶浆性能进行研究显得尤为重要。

2.1 盐化物高粘沥青胶浆粘度特性

融雪剂的掺量会对沥青相关性能产生影响，对不同融雪剂掺量下沥青胶浆进行25℃针入度、5℃和15℃延度试验，试验结果分别见图1、图2。

由图1可以得出：融雪剂替代量越大，沥青胶浆针入度越小，当替代量从0%增加到75%和100%时，针入度分别由3.63 mm下降到2.73 mm和1.98 mm。

图1 融雪剂替代量对针入度的影响

图2 融雪剂替代量对延度的影响

由图2可以得出：沥青胶浆5℃、15℃延度试验结果均随融雪剂替代比例的升高而降低，当替代量超过50%时，15℃延度试验结果降幅显著增加。

2.2 盐化物替代量对布氏粘度的影响

对不同融雪剂掺量下的沥青胶浆进行125℃、135℃、145℃、155℃、165℃、175℃布氏粘度试验，试验结果见图3。

由图3可以得出：不同试验温度时，随着融雪剂替代量的升高，沥青胶浆粘度试验结果均逐渐增大，温度为135℃时，融雪剂替代量从0%升高到50%、100%时，试验结果分别由11.36 pa·s升高到20.39 pa·s和32.31 pa·s。

图3 融雪剂替代量对粘度的影响

3 SAM-5沥青混合料路用性能研究

3.1 高温稳定性

车辙病害是沥青路面高温抗车辙能力差的主要表现形式，评价沥青路面高温抗车辙能力的方法有多种[5]。本文选用动稳定度试验对不同融雪剂替代量SMA-5沥青混合料进行60℃车辙试验，试验结果见图4。

图4 融雪剂对动稳定度的影响

由图4可以得出：随着融雪剂替代量的升高，动稳定度试验结果逐渐下降，这主要因为盐分颗粒会降低矿料之间的嵌挤能力，因此融雪剂掺量越大，动稳定度越小。

3.2 低温抗裂性

低温开裂是沥青路面低温抗开裂能力差的主要表现形式，评价沥青路面低温抗开裂能力的方法有多种[6]。本文选用低温小梁弯曲试验对不同融雪剂替代量的SAM-5沥青混合料进行最大破坏弯拉应变试验，结果见图5。

图5 融雪剂对最大破坏应变的影响

由图5可以得出：随着融雪剂替代量的升高，混合料弯曲破坏应变试验结果逐渐下降，当替代量从0%升高100%时，试验结果从2 740με下降到2 282με，这主要因为，掺量越高，沥青胶浆粘度越大，低温延度越小，沥青胶浆变得硬而脆。

3.3 水稳定性

评价沥青路面抗水损害能力的试验方法有多种[7-8]。本文选用浸水马歇尔残留稳定度及冻融劈裂残留比对不同融雪剂替代量的SAM-5沥青混合料进行水稳定性试验，试验结果分别见图6、图7。

图6 浸水马歇尔试验结果

图7 冻融劈裂试验结果

由图6、图7可以得出：随融雪剂替代量的升高，浸水马歇尔残留稳定度及冻融劈裂残留强度比试验结果均逐渐下降，这主要因为水渗入混合料内部时，融雪剂中的可溶性盐溶解，导致混合料内部孔隙率增加，同时高浓度的盐溶液也会对混合料进行侵蚀，这些都会降低混合料的抗水损害能力。《公路沥青路面施工技术规范》（JTG F40-2004）要求潮湿区或湿润区混合料浸水马歇尔残留稳定度及冻融劈裂残留强度比分别不低于85%、80%，因此融雪剂替代量不易高于26%。